消防监控系统的毕业论文

高、大型公共建筑、厂房、储存仓库等随着我国建设的不断涌现，这些建筑物无论在体型大小、空间高度使用功能、装修标准等方面均较过去50－70年代修建的同类型建筑更具化、大型化、非标准化。高大空间的民用建筑如：大型剧场、会展中心、大会堂、博物馆等；生产性建筑如：各种生产类别的工业厂房、飞机维修库、储存仓库、飞机发动机车间等这些建筑不仅体型大，高度高，除普通生产厂房和储存仓库外大都有较高的装修标准，同时也是使用功能复杂、人员密集、火灾隐患大的大型空间建筑。自动喷水灭火系统设计规范第4、3、2条规定：“室内净空高度超过8．0m的大空间建筑，在其顶板或吊顶下可不设喷头“本条主要参照日本消防法规关于大型剧场观众厅的喷头布置而提出来的，主要考虑到喷头安装高度太高热敏元件将达不到预期效果。作者计为此条规定适用于某些建筑的中庭或是共享空间等，而不适用于各种高、大空间建筑。无凝在高大型建筑内采用普遍型喷头的自动喷水灭火系统是无法达到控火、灭火的目的，更不能套用《自喷》规范第4、3、2条的规定不设喷头，不加保护。应该根据建筑物（或构筑物）的使用功能、火灾危险性、建筑物体型高度等督促检查情况综合考虑建筑防火设计方案和消防技术措施。建筑物的防火安全设计是一门综合性，是由多专业（建筑、结构、空调、电气、给排水专业）共同采取防范措施的综合体现，而直接参与扑灭火灾的当属各种自动消防灭火系统。鉴于我国国情和经济体制的关系我国对于上述高大空间建筑无论在消防设计技术、产品开发和研制、火灾报警和联动控制、规范管理等各方面与国外相比尚存在一定差距。以水为灭火剂的自动喷水灭火系统在各种类型建筑中（除不能用水扑救的建筑或部位外）都是有效也是最经济的。高大空间建筑自动喷水灭火系统技术的中关键是喷头构造和性能的技术研究。因为喷头起着探测火灾、喷水灭火的作用，灭火效果在很大程度上取决于喷头的选择和布置的合理性，因此，目前许多国家均在大力研制和开发各种性能喷头，如：快速响应大水力喷头；大水滴喷头；自动启、闭喷头；大覆盖面侧墙型喷头等等，有了具有各种特性的喷头问世才能使自动喷水灭火系统应用范围更广，灭火更安全、可靠。例如：目前被美国消防协会NF－PA－231认可的ESFR喷头的应用对于大型高架仓库以及空间高度不超过12．0m的大型建筑的自动喷水灭火系统的功能更完善，灭火更安全、可靠。例举以下数例，意在说明高度超过8．0m的大型空间如何应用自动喷水灭火系统加以保护的设计技术措施；另一方面意在呼吁有关科研、设计、生产部门更多地投入研制、开发我国自己的特种性能喷头，以完善和提高自动喷水灭火系统功能。实例之一：某工程单层厂房占地面积30000多平方米，属丙类生产类别，按《建规》规定该厂房除了应设置消火栓灭火系统外，还应设置自动喷水灭火系统厂房平均高度8．30m，厂房内有四处采光天窗，（两处面积720m2，两处面积540m2）由于采用竖式天窗，故采光天窗处屋面比其他地方高于3．0m该处喷头若吊在屋面板下，则喷头距地面高度＞8．0m，喷头热敏元件的动作会受到；若选用其他大水力喷头或是快速响应大水滴喷头的话，一方面国内此类产品缺少，另一方面一个车间内不宜搞二个不同压力的喷淋系统，（非采光天窗处仍为普通自动喷水灭火系统），经多次研究比较决定采用加集热板的辅助技术措施方案予以解决。集热板系在高架仓库内分层布置喷头时当分层板上有孔洞、缝隙时应在该处喷头上方设置集热板，目的是当发生火灾时为使喷头感温元件能在其上方局部面积内迅速聚热而受到感应及时开放喷水、集热板仅仅是一种辅助技术措施，最后确定方案如下：厂房内按中危险级设防，满铺喷头，喷头安装高度一律距地7．6－8．1m，距屋面板内底距离≤300mm（非采光天窗处）；在采光天窗处下方喷头则距采光天窗处屋面板内底为≤3．3m，喷头的热敏元件无法达到预期效果，为此，该处喷头（共约200多个）每个喷头上方均加设集热板。集热板为铝合金金属板或白铁皮板，每块尺寸300×400mm（规范规定集热板面积不应小于1200mm2，最小一边不应小于200mm翻边20mm）（见下面示意图），板中钻一小孔，孔径略大于?25mm镀锌钢管外径，将板套在?25mm喷头连接支管上，然后采用点焊，将板固定在喷头连接地支管上，喷头距板内底距离为75－150mm此时喷头朝下安装，而其它部位不加集热板的喷头均朝上安装。实例之二：某货运中心原设计层高8．1m，屋顶为金属承重结构，按有关规定设置了自动喷水灭火系统，原设计喷头安装标高为距地7．7m，后因需要业主自行决定将钢屋架连同自动喷水灭火系统管道一起往上抬高2．3m，这样喷头安装高度变成距地10．0m，消防部门不予验收，后经多方研究采用加层安装自动喷水灭火系统方案，即原已安装的自动喷水灭火系统管道及喷头位置和高度不变，另在下方相同平面，不同高度再增设一层自动喷水灭火系统管道及喷头位置和高度不变，另在下方相同平面，不同高度再增设一层自动喷水灭火系统，其喷头设在距地7．6m高度（吊在屋架下弦下面）。上面一层喷淋系统作为保护钢屋架使用，喷头朝上安装，这样钢屋架可不再涂刷防火涂料等其他防火措施：下面新增的系统作为保护地面上物资使用，但由于喷头距上方屋面板距离达2．8m超过了规范规定的不大于150mm距离要求。因此，在下面一层每个喷头上方均加设一个集热板，集热板做法同上。实例之三：某飞机维修中心，总建筑面积13，868m2，长152m，宽91．5m，屋顶为金属承重构件，坡屋面顶最高高度为35．0m，最低31．5m平均屋面高度33．25m，属I类机库，可同时停放或维修二架波音747飞机，由于屋面平均高度达33．25m，面积达13868m2，其保护对象又是价值连城的飞机，普通的自动喷水灭火系统是无能为力的，按《飞机库设计防火规范的GB50284－98》（以下简称机规）有关规定，针对I类机库这样高大空间建筑钢屋架要保护，地面停放或维修的飞机要保护，以及机库建筑、工作人员和消防救援人员的安全均应得到有效的保护。一般飞机进库时其油箱内载有燃油，在维修过程中可能发生燃油火灾，其火灾危险性大，蔓延速度快，火灾损失大，属严重危险级，按《机规》要求设置了以下自动消防系统：1、泡沫一水雨淋灭火系统，该系统的任务是冷却屋顶承重金属构件保护钢屋架和扑灭机库地面油火，同时保护工作人员疏散和消防救援人员的安全。对飞机库的灭火设计要求应是快速反应、快速灭火，美国消防协会NFPA－409飞机库防火标准要求30秒内控制火灾，60秒内扑灭火灾，要在短时间内达到控火灭火的，唯有采用自动化程度高，灭火效果好的泡沫一水雨淋系统。采用泡沫一水雨淋系统冷却屋顶承重金属构件可不再喷涂防火隔热涂料，系一举双得的技术措施。由于飞机停放和维修区占地面积大，I类机库一个防火分区允许建筑面积为50000－30000m2，如此大面积的机库内泡沫一水雨淋灭火系统若不采取分区限量供水，其消防系统的流量非常可观。按《机规》规定，I类机库的泡沫一水雨淋系统的泡沫混合液供给强度为6．5L／分／m2，（当采用水成膜泡沫液时）灭火持续时间45分钟，（泡沫混合液连续供给10分钟，随后35分钟喷清水），按上述规定系统计算流量相当可观，因此宜在平面上进行适当分区。按《机规》要求，一个分区的最大保护地面面积不应大于1400m2，每个分区应由一套雨淋阀组控制。同时还规定泡沫一水雨淋系统的用水量必须满足以火源点为中心30m半径水平范围内所有分区系统的雨淋阀组同时启动的最大用水量。因此在机库平面内顺长度方向每10m左右划成一个区共计15个区，每区面积927．2m2＜1400m2，两个机坞头各分一个区，总共17个区由十七组雨淋阀组控制，按最不利着火点为中心30．0m水平半径范围内所有泡沫雨淋喷头同时洒水的要求，其雨淋系统的最大计算消防用水量为588L／S。2、由于机翼面积大于280m2，按规定还应设置翼下泡沫枪和泡沫枪灭火系统，翼下泡沫枪灭火系统是泡沫一水雨淋系统的辅助灭火设施，其功能是将泡沫直接喷射到机翼和中央机翼下部的地面，控制和扑灭泄漏燃油发生的流散水，同时对机身下部有冷却作用。当采用水成膜泡沫液时，泡沫混合液的设计供给强度不小于4．1L／min/m2，连续供给时间不小于10．0分钟。泡沫灭火系统可以与翼下泡沫枪灭火系统合并设置，也可与普通消火栓灭火系统合并设置（此时应自备泡沫液）。泡沫采用室内消火栓接口，公称直径D65mm，消防水带长度不宜小于40．0m，对于任一着火点必须有二支泡沫枪同时到达。当采用水成膜泡沫液时，一支泡沫枪的泡沫混合液流量不小于4．0L／S，连续供给时间不小于20．0分钟，善于机库各种灭火系统设计有关技术不再一一介绍。上述实例仅为了说明在种种不同高大空间生产性建筑内当建筑高度超过8．0m时，如何完善自动喷水灭火系统设计的有关技术措施。对于储存仓库特别是高架仓库等严重危险性建筑自动喷水灭火系统设计（不能用水保护的储存仓库不在此列），更是当前设计中的焦点。以储存丙类物品为例，其储存对象为闪点≥60℃的液体和可燃固体，一旦发生火灾不仅火灾迅速，蔓延速度快，造成的火灾损失也大。高架仓库由于层高高，《自喷》规范第4、2、3条要求：（i）设置在屋面板下的喷头间距不应大于2．0m；（ii）货架内应分层布置喷头．．．．．．；（iii）分层板上如有孔洞、缝隙，应在该处喷头上方设置集热板。高架仓库分层设置喷头，无论从技术、、安装、维护管理诸方面都比普通库房采用自动喷水灭火系统投资大，要求严，维护管理工作量大。能否简化系统设计，减少投资，又能确保灭火安全，是许多国家正在进行的一个课题。其核心是针对高危险火灾且堆积很多货物的大面积高空间的储存仓库自动喷水灭火系统应采用什么样喷头的问题。我国目前在这方面的技术投入几乎是空白，而英、美等国在这方面作了大量的研究工作。目前有美国可靠公司（Reloable）的早期灭火快速反应（ESFR）喷头；英国喷宝的LD型大水滴洒水头和ESFR－1型早期压制快速动作洒水头等专为对付高危险度的火灾。ESFR喷头有一个快速反应热敏元件，此元件使该种喷头比传统普通喷头反应快得多（当库房高度超过8．0时，热敏元件的快速反应尤其重要）这对保证喷头能及时开放喷水灭火致关重要，同时该喷头在高压下（喷头处工作压力不小于0．35MPa）喷出大量的水（?19mm喷咀，在最小压力0．345MPa作用下，ESFR喷头出流量为6．3L／S），有足够的水流量抑制火灾。ESFR喷头的另一特点是喷头在扑灭货架上部火的同时，喷头中心有一股强大的水柱，可以穿过货架扑灭在喷头下方货架底部的火灾，因此，安装了ESFR喷头，就可以取消分层布置的喷头，喷头直接安装在屋面板下，喷头间距可达3．05m。这就大大简化了系统设计，同时也提高了该系统在控火、灭火的可靠性，因为ESFR喷头是以喷出水流的动量（高压和大水滴）直接作用于火灾物体的表面。ESFR喷头的研制和为自动喷水灭火系统在高大空间建筑尤其是高架仓库提供更完善、更可靠的保护。ESFR喷头目前在（厦门－柯达工程，美国戴尔计算机（厦门）新工厂等工程中应用。据有关资料提供，美国对安装ESFR喷头的自动喷火灭火系统的应用条件作了限制，对于高架仓库而言：仓库高度不大于12．20m（40英尺）货架高度低于10．7m（35英尺），同时对ESFR喷头的安装作了极严格规定，目的是保证系统更好地发挥作用。ESFR喷头灭火系统与我国储存仓库等严重危险等级建筑自动喷水灭火系统设计参数比较如下：设计参数 喷水强度（L／²） 作用面积（m²） 喷头工作压力（MPa） 喷头最大间距（m） 每个喷头最大保护面积（m²） 喷头性能K 系统类别 ESFR喷头系统 40．86 111．6 0．35 3．05 9．30 204．8 严重危险级自动喷水灭火系统 15．0 300 0．10 2．30 5．40 80．0

基于DSP的图象处理系统设计摘要:文章提出一种基于丁工公司数字信号处理芯片TMS32OC6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该平台使用p日工L工ps公司的专用视频输入处理芯片SAA71llA和「工「O存储器及CpLD实现了高速连续的视频帧数据采集，满足了后继图像处理的需要。关键词:数字信号处理芯片(OSp);视频采集1引言数字信号处理(Digit滋51罗alproeessing)是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理的实现方法有多种，但专用的DSP芯片以其信号处理速度快、可重复性好、成本低、性能优越得到首肯。2系统功能概述本文提出一种基于TI公司数字信号处理芯片TMS320C6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该系统具有接口方便、编程方便、精度高、稳定性好、集成方便的优点。本系统采用TI公司C6000系列DSP中的TMS320C6211作为系统的cPu。图像数据通过外部设备采集并输出模拟图像信号。这些信号经视频解码芯片转换为数字信号;再经FIFO输人DSP进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等;系统的控制逻辑由CpLD(ComplexP。『amm曲Ie肠giCDeviee)控制器实现。系统结构如图l所示。3系统硬件设计视频解码芯片模拟视频信号中不仅包含图像信号，还包含行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。视频解码的目的就是将复合视频、YC分量等模拟视频信号进行AD转换以获取图像的数字信号，同时提取其中的同步和时钟信号。PhihPs公司的视频解码芯片SAA7111A，支持对NTSC和PAL制视频信号的自动转换，自动进行50/6OH:场频的检测，可对NTS(认PAL、sEcAM制式视频信号的亮度和色度进行处理。它拥有4路模拟输人、4路复合视频(cvBs)或2路YC或一路YC和2路CvBs输人。可设置CvBS或YC通道为静态增益控制或自动增益控制(AGC)。拥有2路亮度和色度梳状滤波器，可对亮度、对比度、光圈和饱和度进行控制。可支持以下输出格式:4:2:2(16位)、4:2:2(CCIR6ol8位)、4:1:l(12位)YUV格式或8:8:8(24位)、5:6:5(l6位)RGB格式。这种多格式的数据总线形式为设计者提供了灵活的选择空间。系统中采集的图像信号采用PhihPs公司的SAA71IA完成A用转换，如图2所示。SAA71]A允许四路模拟视频输入，具有两个模拟处理通道，支持四路CVBS模拟信号或二路Y/C模拟信号或二二路CVBS信一号和一路Y汉二信号。SAA7llA对摄像头输人的标准PAL格式的模拟图像信号进行A/D转换，然后输出符合CCIR601格式的4:2:2的16位YUv数据到FIFO。其中亮度信号Y为8位、色度信号C:和Cl)合为8位数据。存储器模块F’IF()采用IDT公司的IDT72VZ15LB芯片，FIFO的深度为512x18bit，支持STANDARD(标准)和Fw衅(FirstwordFall一Through，首字直接通过)两种工作模式。按照CCIR601格式，Yuv图像分辨率为720x576象素，当按行输出时，SAA7一IA输出数据流大小为:720x16=1440卜I因为DSP通过32位的SBSRAM接日与FlI;()通信，故YUV数据写人FIFO时需要在FIFO之间实现乒乓切换。这时一行720x16bit的数据在两片FIFO中存储变为360x32bit，两片FIF()行r以满足上述要求。FIFO的初始化及时序由CP[力实现，FIFO连接见图3。图像处理模块TMS320C6211是Tl公司发布的面l台]视拓!处理领域的新款高速数字处理芯片，适用于移动通信基站、图像监控、雷达系统等对速度要求高和高度智能化的应用领域。存储空间分两部分:运行过程的临时数据存在SDRAM中;系统程序则固化在FLASH存储器中。Flash存储器具有在线重写人功能。这对系统启动程序的修改和升级都带来了很大的方便。TMS320C6211DSP的高速性能主要体现在以下方面:①TMS320C62ll的存储空间最大可扩展到1CB，完全可以满足各种图像处理系统所需的内存空间，而且其最高时钟可达167Mllz，峰值性能可达1333MIPS(百万条指令/秒)。②并行处理结构。TMS32OC62ll芯片内有8个并行处理单元，分为相同的两组，并行结构大大提高芯片的性能。③芯片体系采用veloc，rrI结构。vel。八rJ’l是一种高性能的甚长指令字(VIJW)结构，单指令字字长为32hit，8个指令组成一个指令包，总宇长为256bit。即每秒钟可以执行8条指令。Velo‘、、『rl结构大大提高了DSP芯片的性能④采用流水线操作实现高速度、高效率。TMS32OC62川只有石-流水线充分发挥作用的情况下，才能达到最高的峰值性能。与其他系列DSP相比，优势在于简化了流水线的控制以消除流水线互锁，并增加流水线的深度来消除传统流水线的取指、数据访问和乘法操作上的瓶颈。本系统DSP主要完成从FIFO读出数据的处理以及压缩等。数据处理由自行编写的算法实现，数据压缩算法采用JpEG(JointphotoGraphieEx-pertGroup)标准。当摄像头采集速度为每秒25帧图像时，它留给DSP处理的时间最多为每帧40ms。如果考虑系统有一定的延时以及处理后图像的存储时间，那么DSP处理一幅图像时间不能超过30ms。按照C6211的处理速度，在30ms内可以处理4OM()条指令。DSP读出FIFO中的行数据并存人SDRAM，一帧图像有576行，在最后一行时会收到系统的帧中断，这时SDRAM中的图像数据总共有1440x576=sloKB。让C62一l用36M条指令周期的时间处理810KB的数据显然绰绰有余。粗略的计算过程如下:系统采用快速DCT(离散余弦变换)，每sx8矩阵需要11次乘法、29次加法，因此一帧图像的FDCT，共需要(11+29)x720x576xZ/64=518400个指令周期;对于量化模块，每8xs矩阵需要64个量化指令周期，一帧需要64x720x576xZ/64=829440个指令周期;对于编码部分，假设编码后非0元素占25%，对每8xs矩阵进行219一zag扫描、编码估计需要120个指令周期，则共需120x720x576xZ/64=1555200个指令周期。按以上计算，在系统中进行JPEC编码大约需要2903040个指令周期，耗时(TMS320C62lll作在15OMHz时)。可以看出，实际需要的指令远小于36M条，而时间也远小于3Oms，DSP完全可以实时处理从FI-FO传过来的数据。利用DSP芯片进行图像压缩如图4所示，图像数据通过FO接口送人数字信号处理板，由DSP芯片中的DMA控制器负责将数据放人输人缓冲区中，DSP对缓冲的图像数据进行压缩后，通过HPl接口将压缩数据送出。4总结图像采集系统的关键在于如何对大容量的信息进行暂存、压缩和传输等问题进行处理。本系统主要是解决这三个难题。在图像信息暂存方面充分利用DSP存储空间的可扩展性，保证系统可暂存的信息量足够大;信息压缩是DSP最擅长做的事情，可以在很短的时间内完成大量的信息压缩工作。该平台使用专用视频输人处理芯片SAA7lll和FIFO存储器及CPLD实现高速连续的视频帧采集，满足后继图像处理的需要。该平台既可以作为视频图像采集使用，也可以进行视频压缩、匹配等图像处理算法验证工作。参考文献【1ITexasInstruments，TMS32oC6000pe即he司5ReferenceGuide，.[2】PhiliPsSe二eonduetors，SAA7llADatasheet，.[3」TexasInstruments，TMS32OC6000CPUandInstrUetionSetRefereneeGuide，，TMS32OC6211Digtalsi即习ProeeSSorDataSheet，2003名-【51TexasInstrumentS，TMS320C6000TeehnicalBrie〔.[6llnte红atedDeviceTeehnolo留，Inc于IFOApPBook.飞9999.【7〕雄伟，DSP芯片的原理与开发应用(第二版)【M」.北京:电子工业出版社，200住【8」李方慧等，TMS32OC600ODSps原理与应用(第二版)四1.北京:电子工业出版社，.[0]刘松强，数字信号处理系统及其应用[M〕.北京:清华大学出版社，19%.〔10]彭启徐，李玉柏.DSP技术四】.成都:电子科技大学出版社，1997.